Устройство для создания скважинного гравийного фильтра

 

Изобретение относится к горной промышленности . Цель - повышение эффективности устройства за счет обеспечения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих пластин и обеспечения их среза по телу резьбы. Устройство включает фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой. Пакер содержит корпус 1, с которым связаны опоры верхняя 8 и нижняя 15. Между опорами 8 и 15 установлены уплотнительные элементы 12-13-14. В корпусе размещена и связана с ним срезным элементом 7 втулка 3 с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки 10 с резьбовой поверхностью. Плашки 10 уста

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 43/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827137/03 (22) 21.05.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72} Б.В. Арестов, Н.А. Стрельцов, Г.А. Шестакова и С.Б. Фролова (56) Авторское свидетельство СССР 1067204, xn. E 21 B 43/04, 1981.

Каталог фирмы "Con slot". Западная

Германия, 1980, с. 4. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СКВАЖИННОГО ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА (57) Изобретение относится к горной промышленности. Цель — повышение эффектив„„ Ы„„1776770 А1 ности устройства за счет обеспечения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих пластин и обеспечения их среза по телу резьбы, Устройство включает фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой. Пакер содержит корпус 1, с которым связаны опоры верхняя 8 и нижняя 15. Между опорами 8 и 15 установлены уплотнительные элементы 12-.13-14. В корпусе размещена и связана с ним срезным элементом 7 втулка 3 с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки 10 с резьбовой поверхностью, Плашки 10 уста1776770 новлены с возможностью взаимодействия своей резьбовой поверхностью с резьбой втулки 3. Концентрично внутренней поверхности втулки 3 размещен патрубок 5, связанный в нижней части с фильтром и срезным элементом 4 с втулкой 3, Плашки

10 выполнены иэ алюминия, их реэьбовая поверхность упрочнена, например, электрохимической обработкой. Устр-во опускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). После установки на за-.

° бой производится нагружение пакерэ массой НКТ, Элемент 7 срезается и корпус

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к добыче флюида из продуктивных пластов и может быть использовано для оборудования фильтровой части скважины. 5

Известно большое количество устройств, служащих для создания скважинных гравийных фильтров. Известна конструкция, включающая фильтр, пакер, перепускной и отсоединительный узлы, в 10 которой соединительный узел выполнен в виде закрепленного на корпусе кожуха со сквозными продольными пазами. Отсоединительный узел выполнен в виде фигурных стопоров, закрепленных плоскими пружи- 15 нами на верхнем конце фильтра (1).

Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловленная его сложностью.

Известно также устройство, в котором 20 для-создания гравийного фильтра используется нажимной пакер с опорой на забой, включающий корпус, соединенный с основанием посредством фиксирующего механизма, состоящего иэ плашек, 25 взаимодействующих с резьбой, уплотняющие элементы, расположенные между верхними и нижними опорами (2).

Недостатком этой конфигурации является отсутствие стабильности усилия, необ- 30 ходимого при срыве пакера, что приводит к повреждению намытого гравийного фильтра.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства за счет обес- 35 печения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих плашек и обеспечения их среза по телу резьбы. 40

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем

1 с опорой 8 перемещается вниз относительно втулки 3, деформируя элементы 1213-14. Плашки 10 свободно перемещаются вдоль резьбы втулки 3. После снятия нагрузки опора 8 упирается в плашки 10, перемещению которых вверх препятствует резьба втулки 3. Элементы 12 — 13-14 остаются в деформируемом состоянии. Далее выполняется операция намывки гравия в зону фильтра. После создания гравийного фильтра производят срыв пакера вертикальным усилием, при этом происходит срезание плашки 10 и распакеровка. 2 ил. 1 з.п. ф-лы., фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, связанные с последним верхнюю и нижнюю опоры, установленный между ними уплотнительный элемент, заключенную в корпус и связанную с ним втулку с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки с резьбовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия своей резьбовой поверхностью с резьбой втулки. Оно снабжено патрубком, установленным концентрично внутренней поверхности втулки и связанным в нижней части с фильтром, при этом втулка зафиксирована в верхней части срезным элементом относительно корпуса, патрубок зафиксирован в нижней части срезным элементом относительно втулки, а плашки выполнены из алюминия, и их резьбовая поверхность упрочнена, причем упрочнение резьбовой поверхности фиксирующих плашек выполнено электрической обработкой.

Нэ фиг. 1 показана верхняя часть устройства, продольное сечение пакера; на фиг. 2 — нижняя часть — скважинный фильтр.

Пакер содержит корпус 1, соединяемый переводной муфтой 2 с колонной насоснокомпрессорных труб (на фиг. не показана).

В корпусе 1 расположено основание 3, посредством четырех стопоров 4 соединенное с патрубком 5. В нижней части патрубка 5 нарезана резьба, с помощью которой он соединяется с надфильтровой трубой (нэ фиг.

1 не показана), B верхней части патрубка 5 имеется прорезь, в которую входит шпонка

6, закрепленная в корпусе 1, В верхней части основания 3 имеется канавка, в которой расположены стопоры 7, установленные в отверстии корпуса 1. В нижней части корпуса 1 на резьбе закреплена опора верхняя 8, а в полости, образованной расточкой корпуса 1 и опорой верхней 8, располагается фик1776770 сирующий механизм 9. состоящий иэ фиксирующих плашек 10, установленных на реэьбовой части основания 3 и прижатых к нему кольцевыми пружинами 11. Резьба, нарезанная на основании 3 и плашках 10, упорная и рассчитана на восприятие усилия, направленного снизу вверх.

Фиксирующие плашки 10 изготовлены из материала с пределом прочности в 1,5 — 2 раза ниже, чем предел прочности материала основания 3. Например, плашки 10 — из алюминия, основание 3 из нормализованной стали. Резьбовая поверхность фиксирующих плашек 10 упрочнена, например, электрохимической обработкой таким образом, чтобы градиент механических свойств был отрицательным и более глубокие слои металла плашки обладали бы меньшей прочностью.

B средней части основания 3 располагается уплотнение, состоящее из трех манжет — верхней 12, нижней 13 и средней 14.

Манжеты 12, 13 изготовлены иэ резины с более высокой твердостью. чем манжеты 14.

Набор манжет заключен между опорой верхней 8 и опорой нижней 15. Опора нижняя

15 установлена на основании 3 и соединена с ним стопорами 4.

В нижней части патрубка 5 с помощью резьбовой муфты 16 (фиг. 2) присоединен корпус скважинного фильтра 17, в нижней части которого установлен фильтрующий элемент 18 (его тип и конструкция не существенны и на фиг, 2 показаны условно штриховкой крест на крест). В верхней части корпуса 17 располагается втулка 19, закрепленная относительно него с помощью штифтов 20, рассчитанных на усилие среза Р<.

Внутри втулки 19 установлено седло 21, закрепленное относительно нее штифтом 22.

Усилие среза штифта 22 Pg и выбирается из соотношения Р = (1,5 — 1,75) Р1. В корпусе

17, втулке 19 и седле 21 имеется ряд продольных отверстий 23, 24, 25, которые в исходном состоянии (когда штифты 20 и 22 не срезаны) совмещены. Седло 21 рассчитано на посадку шара 26, сбрасываемого в процессе сооружения гравийного фильтра.

Гравийный фильтр образуется засыпкой гравия между фильтрующим элементом

18 и эксплуатационной колонной (на рисунке не показана), в которой располагается устройство.

Пакер работает следующим образом: устройство спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, соединенной с корпусом 1 и переводником 2. Для исключения срабатывания пакера при случайных посадках инструмента во время спуска служат стопоры 7. К патрубку 5 муфтой

16 присоединен корпус фильтра 17 с фильтрующим элементом 18. После установки их на забой производится нагружение пакера весом колонны насосно-компрессорных труб. Когда величина нагрузки составит 30 кН,срезаются стопоры 7 и корпус 1 вместе с опорой верхней 8 перемещается относительно основания 3, деформируя при этом манжеты 12, 1, 14, наружный диаметр которых увеличивается, В результате перекрывается радиальный зазор между корпусом 1 пакера и эксплуатационной колонной (на фиг. не показана), При перемещении корпуса 1 вйиз, фиксирующие плашки 10 свободно перемещаются относительно резьбы на основании 3, прижимаемые к нему кольцевыми пружинами 11. После снятия сжимающей нагрузки опора верхняя 8 своим торцом упирается в торец фиксирующих плашек 10, перемещению которых вверх препятствует упорная резьба. B результате манжеты 12, 13, 14 остаются в сжатом состоянии.

Далее выполняется операция намывки гравийного фильтра. заключающаяся в заполнении гравием кольцевого пространства между эксплуатационной колонной (не показана) и корпусом скважинного фильтра 17 и фильтрующего элемента 18. Жидкость-носитель с гравием заканчивается по внутренней полости насосно-компрессорных труб через корпус 1, патрубок 5, корпус скважинного фильтра 17 и через отверстия 23, 24, 25 выносится в кольцевое пространство. В кольцевом пространстве гравий оседает, образуя гравийную обсыпку, а жидкость-носитель поглощается продуктивным пластом, После завершения процесса намывки гравия в колонну насосно-компрессорных труб бросают шар 26, который, пройдя через патрубок 5, садится на седло 21 (показан пунктиром на фиг, 2). При поднятии давления до величины Р происходит срез штифтов 20 и втулка 19 перемещается вниз, перекрывая окно 23, В нижнем положении втулка 19 упирается s расточку корпуса скважинного фильтра 17, Дальнейшее увеличение давления жидкости приводит к срезанию штифта 22, седло 21 вместе с шаром

26 смещается относительно втулки 19 и падает в корпус фильтра 17. В результате всех этих операций пластовая жидкость может проникать во внутреннюю полость эксплуатационной колонны только через гравийную обсыпку и фильтрующий элемент 18, После создания гравийного фильтра производят срыв пакера, Для этого посредством колонны насосно-компрессорных труб к корпусу прикладывают усилие, направленное вверх, в результате чего зубцы резьбы сре за ются по телу фикси рую щей пла ш ки 10.

1776770

4LeZ

Составитель Н.Ананичев

Техред М.Моргентал Корректор E Папп

Редактор г

Заказ 4104 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

При этом, иэ-эа поверхностного упрочнения зубцов резьбы плашки 10 отсутствует их смятие и искажение профиля, а разрушение происходит у основания. Таким образом обеспечивается строгое нормирование усилия и соответствие его расчетному значению. Это позволяет исключить смещение фильтра и гравийной обсыпки относительно эксплуатационной колонны.

После возвращения фиксирующих плашек

10 в верхнее положение относительно основания 3 радиальные размеры деформированных ранее манжет 12, 13, 14 уменьшаются. Вращая колонну насосно-компрессорных труб вместе с пакером, отвинчивают резьбовое соединение основания 5снадфильтровойтрубой, Крутящий момент при этом передается шпонкой 6.

В случае аварийной ситуации, когда не удается отсоединить патрубок 5 от надфильтровой трубы, к пакеру прикладывают усилие (порядка 200 кН), направленное вверх.

В результате стопоры 4 срезаются и основание 3 перемещается вместе со всеми деталями пакера относительно патрубка 5 вверх.

При этом патрубок 5 вместе с надфильтровой трубой и фильтром остается в скважине, а пакер с колонной насосно-компрессорных труб извлекается иэ скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для создания скважинного гравийного фильтра, включающее фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, связанный с последним верхнюю и нижнюю опоры, установленный между ними уплотни5 тельный элемент, заключенную в корпус и связанную с ним втулку с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки с резьбовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия своей резь10 бовой поверхностью с резьбой втулки, о тл и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повышения эффективности устройства за счет обеспечения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного

15 фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих плашек и обеспечения их среза по телу резьбы, оно снабжено патрубком, установленным концентрично внутренней поверхности втулки и связан20 ным в нижней части с фильтром, при этом втулка зафиксирована в верхней части срезным элементом относительно корпуса, патрубок зафиксирован в нижней части среэным элементом относительно втулки, а

25 плашки выполнены из алюминия и их резь. бовая поверхность упрочнена.

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что упрочнение резьбовой поверх30 ности фиксирующих плашек выполнено электрохимической обработкой.